2023年黑龙江省哈尔滨重点中学高考物理模拟试卷（四）-普通用卷

2023年黑龙江省哈尔滨重点中学高考物理模拟试卷（四）

1.  关于机械波和光，下列说法正确的是(    )

A. 机械波和光都能发生干涉和衍射现象
B. 体检项目“彩超”，利用了光的多普勒效应
C. “光导纤维“利用了光的偏振现象
D. “泊松亮斑”是光波的干涉现象

2.  如图所示，两端封闭的玻璃管在常温下竖直放置，管内充有理想气体，一段汞柱将气体封闭成上下两部分，两部分气体的长度分别为、，且，下列判断正确的是(    )

A. 将玻璃管转至水平，稳定后两部分气体长度 
B. 将玻璃管转至水平，稳定后两部分气体长度
C. 保持玻璃管竖直，使两部分气体升高相同温度，稳定后两部分气体长度 
D. 保持玻璃管竖直，使两部分气体升高相同温度，稳定后两部分气体长度
 

3.  哈尔滨冰雪大世界的雪花摩天轮被称为“最北最美”摩天轮，乘坐摩天轮到高处，松花江南北两岸风光一览无余，深受游客喜爱，成为哈尔滨的新地标。乘坐摩天轮的游客坐于座舱中在竖直平面内做匀速圆周运动，在完成一个完整圆周运动的过程中，下列说法正确的是(    )

A. 游客机械能守恒 B. 游客在最高点处于超重状态
C. 游客所受合力保持不变 D. 游客所受合力的冲量为

4.  如图甲所示，交流发电机通过一理想变压器，给两盏“，”的白炽灯泡和两个“，”的电风扇供电线圈匝数比：：：：，交流发电机线圈匀速转动，电风扇两端的电压随时间变化的关系如图乙所示，所有线圈及导线的电阻均不计，交流电流表是理想电表。下列说法正确的是(    )

 

A. 交流发电机的线圈每秒次经过中性面
B. 原线圈中电流表的示数为
C. 白炽灯两端电压
D. 若仅将交流发电机线圈转速减为原来的，则电源的输出功率变为原来的

5.  擦玻璃机器人可以帮助人们解决高层和户外擦玻璃难的问题，如图所示，一栋大厦表面均为玻璃材料，擦玻璃机器人牵引擦子清洁玻璃时，将大厦某一表面简化为正三角形，与水平面夹角为，擦玻璃机器人对擦子的牵引力平行于玻璃表面，擦子与玻璃间的动摩擦因数为，机器人在该表面由点匀速运动到中点的过程中，质量为的擦子受的牵引力为(    )

 

A.  B.  C.  D.

6.  如图所示，质量为的物块放置于矩形木箱中，弹簧测力计水平，一端固定在木箱上，另一端钩住物块，当物块和木箱均静止在水平面上时，弹簧测力计示数为，下列说法正确的是(    )

A. 若木箱水平向左做匀加速运动，弹簧测力计的示数可能仍为
B. 若木箱水平向右做匀加速运动，弹簧测力计的示数可能仍为
C. 若木箱竖直向上做匀加速运动，弹簧测力计的示数一定仍为
D. 若木箱竖直向上做匀减速运动，弹簧测力计的示数一定仍为

7.  年月日我国中核集团全面完成了超导回旋加速器自主研制的任务，标志着我国已全面掌握小型化超导回旋加速器的核心技术，进入国际先进行列。如图所示，图甲为该回旋加速器的照片，图乙为回旋加速器工作原理示意图，置于真空中的形金属盒半径为，磁感应强度为的匀强磁场与盒面垂直，交流加速电压为。圆心处粒子源产生初速度为零，质量为，电荷量为的质子，质子在加速器中被加速。忽略质子穿过两金属盒间狭缝的时间，忽略相对论效应和重力的影响，下列说法正确的是(    )

 

A. 保持、、及交流电频率均不变，该装置也可用于加速氘核和氚核
B. 若增大加速电压，质子从型盒出口射出的动能增大
C. 质子从型盒出口射出时，加速次数 
D. 质子第次加速后和第次加速后的运动半径之比为

8.  为了减少环境污染，适应能源结构调整的需要，我国对新能源汽车实行了发放补贴、免征购置税等优惠政策鼓励购买。在某次直线运动性能检测实验中，根据两辆新能源汽车运动过程分别作出甲车速度随时间变化的图像和乙车牵引力随速度倒数变化的图像，甲车至以额定功率行驶，乙车匀加速后，也以额定功率行驶，两辆汽车的质量均为，均由静止开始沿平直公路行驶，最终匀速运动。假设两辆车行驶中所受阻力恒定，重力加速度取。则在此次检测中(    )

 

A. 乙车最大速度为
B. 至，甲车牵引力做功为
C. 甲、乙两车匀加速阶段的加速度均为
D. 甲车额定功率小于乙车额定功率

9.  如图所示，某实验小组的同学在“测量玻璃的折射率”实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，将玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和，为直线与的交点，在直线上竖直地插上、两枚大头针。

选出实验接下来要完成的必要步骤并按顺序填写选项前的序号______ 。
A.在玻璃砖另一侧插上大头针，使仅挡住的像
B.在玻璃砖另一侧插上大头针，使挡住的像的像
C.在玻璃砖另一侧插上大头针，使仅挡住
D.在玻璃砖另一侧插上大头针，使挡住、的像和的像
过、做直线交与，连接。完成以上步骤后，实验小组内的同学采用不同的方式测量玻璃的折射率；
甲同学过做直线垂直于。多次改变入射角，测出对应的折射角，建立平面直角坐标系，作图像如图所示，若图像的斜率表示玻璃的折射率，则图像的轴、轴表示的物理量依次为______ 。
A.、
B.、
C.、
D.
乙同学如图所示，以为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于、点，再过、点作的垂线，垂足分别为、点，用刻度尺测得，，则该玻璃砖的折射率数值为______ 计算结果保留三位有效数字。
一位同学在某次实验中，准确地画好玻璃砖的界面和后，不慎将玻璃砖向下平移了一些，如图所示，而实验的其他操作均正确，则折射率的测量值准确值______ 选填“大于”、“小于”或“等于”。

 

10.  在“观察电容器的充、放电现象”实验中，某研究小组同学按照图甲所示连接电路，并将传感器与计算机相连。实验时，先将开关掷向，一段时间后，将开关掷向，传感器将信息传入计算机屏幕上，显示出电流或电压随时间变化的图线。

由电路图可知，传感器应为______ ，传感器应为______ 。
A.电流传感器
B.电压传感器
C.温度传感器
D.压力传感器
用表示电容器两端的电压，表示电路中的电流，当开关掷向后的一段时间里，下列图像正确的有______ 。

开关掷向后，通过的电流方向为______ 填“向上”或“向下”。
若电源电动势为，开关掷向后，通过的电流大小的变化图像如图乙所示，则该电容器的电容为______ 。结果保留两位有效数字
 

11.  某次导弹试射演习中，歼战斗机瞄准了前方同一直线上同方向匀速飞行的无人靶机。当两者距离时，歼战斗机以的对地速度发射一枚导弹，控制导弹立即沿水平方向做的匀加速直线运动，在时击中无人靶机并将其击落。

求无人靶机被击中前飞行速度大小；
在的条件下，若无人靶机在导弹发射后接收到信号指令开始做匀加速直线运动逃脱，加速度为，求该过程中，导弹与无人靶机的最大距离。

12.  核能也称原子能，是原子核结构发生变化时释放出来的巨大能量，包括裂变能和聚变能两种主要形式，目前核能发电利用的是核裂变，其核反应堆采用的原料是铀，在核反应堆中一般用石墨做慢化剂使快中子减速成为慢中子，实现链式反应，与核裂变相比，核聚变反应释放能量的效率更高，但反应条件苛刻，在实验室中模拟完成可控核聚变需要温度达到亿度，其原理是一个氘核和一个氚核结合后生成一个氦核和一个中子。在氘与氚两核达到核力作用范围完成核聚变前必须克服库仑斥力做的总功为，将微观粒子间的相互作用类比碰撞。
已知碳核的质量是中子的倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的，求速度大小为的快中子经过两次碰撞后末速度的大小；
为计算方便，假设质子、中子的质量均为，若一个氚核与一个速度大小相等的氘核发生对心碰撞，达到核力作用范围，不计周围粒子影响，反应前氘核的动能至少多大。计算结果保留三位有效数字
 

13.  如图所示，某磁仪器由粒子源、偏转电场、速度选择区、偏转磁场及探测板等组成。粒子源可以产生比荷为的带正电粒子，以初速度水平飞入两平行金属板中的偏转电场，入射点贴近上板边缘，两水平金属板间距为，两板间电压为。带电粒子由偏转电场飞出后，立即进入宽度为的速度选择区做匀速直线运动，该区域存在垂直纸面向里的匀强磁场图中未画出和与水平方向成的电场强度为的匀强电场。最后经磁感应强度为的匀强磁场偏转后恰好能够打在探测板上。不计带电粒子的重力
和粒子间的相互作用力，求：
偏转电场两金属板长；
速度选择区匀强磁场的磁感应强度大小；
偏转磁场区域宽度以及粒子从进入偏转电场区域到最终打在探测板上的时间。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、机械波和光，都属于波，都能发生干涉和衍射现象，故A正确；
B、医院进行医学体检时用的“彩超”仪器，利用了超声波的多普勒效应，故B错误；
C、“光导纤维“是利用了光的全反射原理，故C错误；
D、绕过圆盘的光在阴影中心形成亮斑，称之为“泊松亮斑”，这是光产生衍射现象，故D错误。
故选：。
机械波和光，都属于波，都能发生干涉和衍射现象；体检时常用的“彩超“是利用了超声波的多普勒效应；光导纤维利用了光的全反射现象；圆盘阴影中心的亮斑即泊松亮斑是光波产生的衍射现象。
本题考查了机械波和光的特点、多普勒效应、光的全反射、泊松亮斑等问题，这些都是学生需要记忆、理解的知识，需要多读书，多积累。
 

2.【答案】 

【解析】解：、设上方气体为、下方气体为，初状态时内气体压强大、内气体压强小，将玻璃管转至水平，内的气体压强减小、内的气体压强增大，则内气体体积增大、长度增加，内气体长度减小，故，故A错误、B正确；
、假设水银柱不动，则两部分气体做等容变化，对内气体应用查理定律，有：
解得：
对内气体应用查理定律，有：
解得：
由于，可得
故两部分气体的压强增加量不相同，水银柱将向上移动，稳定后两部分气体长度，故CD错误。
故选：。
根据压强的变化情况分析长度的大小；假设水银柱不动，两部分气体做等容变化，分别对两部分气体应用查理定律，结合题意升高相同温度即可求解。
本题主要是考查了一定质量的理想气体的状态方程；解答此类问题的方法是：找出不同状态下的三个状态参量，分析理想气体发生的是何种变化，选择合适的气体实验定律解决问题。
 

3.【答案】 

【解析】解：、游客随摩天轮做匀速圆周运动，线速度大小不变，则游客的动能不变，但游客的高度变化，重力势能变化，所以游客机械能不守恒，故A错误；
B、游客在最高点加速度指向圆心，所以处于失重状态，故B错误；
C、游客做匀速圆周运动，合力全部提供向心力，方向始终指向圆心，方向时刻变化，合力为变力，故C错误；
D、游客完成一个完整的圆周运动，初末速度大小相等，方向相同，所以动量的变化为零，由动量定理可知合力的冲量为零，故D正确。
故选：。
、游客做匀速圆周运动，动能不变，重力势能变化，由机械能等于动能与势能之和可知游客机械能不守恒，游客的合力提供向心力，大小不变，方向始终指向圆心，合力为变力；
B、由游客在最高点的加速度方向可判断超失重；
D、游客完成一个完整圆周运动，初末速度相等，动量变化为零，由动量定理可知合力的冲量为零。
本题考查了动量定理，超失重和机械能守恒的条件，解题的关键是游客恰好完成一个完整的圆周运动，初末速度相等，可知动量变化为零。
 

4.【答案】 

【解析】解：由图像乙得，线圈转动周期为
交流发电机的线圈一个周期内经过两次中性面，则每秒经过中性面的次数为，故A错误；
B.变压器副线圈消耗的总功率
根据理想变压器的功率关系，变压器原线圈的输入功率
根据理想变压器电压与匝数比的关系，变压器原线圈两端电压
根据功率公式，变压器的输入功率
解得，故B正确；
C.变压器不改变交流电的频率，由图像乙得，线圈转动周期为，角速度
白炽灯两端电压的瞬时值的表达式
D.感应电动势的最大值
将交流发电机线圈转速减为原来的，则电源的输出电压将减为原来的
根据理想变压器电压与匝数比的关系，副线圈、两端的电压变为原来的
根据功率公式，灯泡消耗的功率变为原来的
电风扇为非纯电阻电路，消耗功率无法求解，故D错误。
故选：。
A.交流发电机的线圈每转动一周，电流方向改变两次，据此分析作答；
B.根据功率关系求变压器原线圈的输入功率，根据理想变压器电压与匝数比的关系求解变压器原线圈两端电压，根据功率公式求原线圈中的电流；
C.根据图乙求交流电的角速度，根据瞬时电动势的表达式求灯泡两端电压的瞬时值；
D.根据线圈匀速转动时产生感应电动势的最大值的表达式分析线圈转速减半时发电机输出电压将减半，根据理想变压器电压与匝数比的关系分析出灯泡和电风扇两端的电压将减半，根据功率公式分析灯泡消耗的电功率的情况。
解答本题的关键是知道变压器的电压与匝数比的关系；对于有两个副线圈的情况下的电流之比不等于匝数的反比，要用功率关系求电流与电压的关系；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。
 

5.【答案】 

【解析】解：机器人在垂直玻璃表面的方向，重力垂直玻璃表面的分力等于机器人的支持力，则有，则滑动摩擦力，代入数据可得，滑动摩擦力与物体相对玻璃表面的速度方向相反，机器人匀速运动，合力为零，在玻璃表面机器人受力分析如图所示：

滑动摩擦力与重力向下的分力的合力与牵引力等大反向，由几何关系可知与的夹角为，则，在中，由余弦定理可得：，代入数据可得，故ABC错误，D正确。
故选：。
机器人匀速运动，合力为零，在垂直玻璃表面方向，重力垂直斜面方向的分力与支持力等大反向，可知支持力大小，则可得滑动摩擦力大小，滑动摩擦力方向由机器人运动的方向来确定，根据机器人在玻璃表面的受力情况，画出平行四边形，由几何关系可得重力沿斜面向下的分力与滑动摩擦力的夹角大小，根据余弦定理可得牵引力的大小。
本题考查了共点力的平衡，注意三个共点力的合力为零，则任意两个力的合力与第三个力等大反向，解题的关键机器人在垂直斜面方向的合力为零，平行斜面方向的合力也为零。
 

6.【答案】 

【解析】解：、物块与木箱间的动摩擦因数未知，最大静摩擦力未知，木箱在水平方向上做匀加速直线运动时，物块与木箱是否发生相对滑动无法判断，若无相对滑动，则弹簧测力计的示数仍为，若发生相对滑动，弹簧测力计的示数发生变化，故AB正确；
C、若木箱竖直向上做匀加速运动，木箱与物块间的弹力增大，最大静摩擦力增大，物块与木箱一定不会发生相对滑动，弹簧测力计的示数一定仍为，故C正确；
D、若木箱竖直向上做匀减速运动，木箱与物块间的弹力减小，最大静摩擦力减小，物块与木箱是否发生相对滑动无法判断，若无相对滑动，则弹簧测力计的示数仍为，若发生相对滑动，弹簧测力计的示数发生变化，故D错误；
故选：。
物块与木箱间的动摩擦因数未知，无法判断木箱在水平方向做匀加速直线运动和竖直向上做匀减速直线运动时，物块与木箱是否发生相对滑动；木箱竖直向上做匀加速直线运动时，根据牛顿第二定律判断弹力的变化，进而判断最大静摩擦力的变化，即可判断是否发生相对滑动和弹簧测力计示数的变化。
本题考查牛顿第二定律，会判断物块与木箱是否会发生想相对滑动是解题关键。
 

7.【答案】 

【解析】解：、带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场的周期相等，根据知，换用氚核，粒子的比荷变化，在磁场中运动的周期变化，而不改变磁感应强度与交流电频率，加速电场的周期不变，破坏了回旋加速器的工作条件，从而不能加速氚核，故A错误；
B、根据，是形金属盒的半径，知质子获得的最大速度，则最大动能：，与加速的电压无关，故B错误；
C、设质子在电场中加速次，由动能定理得：
可得质子在电场中加速的次数为
故C错误；
D、粒子在加速电场中做匀加速运动，在磁场中做匀速圆周运动，根据动能定理：，可得：，质子第次加速后和第次加速后的运动半径之比为，故D正确；
故选：。
回旋加速器的工作条件是电场的变化周期与粒子在磁场中运动的周期相等．回旋加速器运用电场加速、磁场偏转来加速粒子，根据洛伦兹力提供向心力可以求出粒子的最大速度，从而求出最大动能及运动半径之比，根据解得加速次数。
解决本题的关键知道回旋加速器电场和磁场的作用，知道最大动能与什么因素有关，以及知道粒子在磁场中运动的周期与电场的变化的周期相等．
 

8.【答案】 

【解析】解：、由乙图知，当时，乙车的速度最大，且大小为，故A正确；
B、由甲图可知，至，甲车以额定功率行驶，内做匀加速直线运动，加速度大小为，
由牛顿第二定律得：
时甲车速度为最大值，且此时牵引力和阻力相等即，
时速度为甲车达到额定功率则有
联立解得
至即，甲车牵引力做功为，故B错误。
C、乙车匀加速时牵引力为，由乙图知乙车所受阻力，由牛顿第二定律知
解得乙车匀加速的加速度大小，，故C正确；
D、乙车的额定功率为，故D错误；
故选：。
由图可知内做匀加速直线运动，内做加速度逐渐减小的加速运动，当牵引力等于阻力时速度达到最大值。再结合功和功率的公式分析选项问题。
解决本题的关键是能够从图线中分析出新能源汽车在整个过程中的运动情况，当牵引力等于阻力时，速度最大。
 

9.【答案】      等于 

【解析】在直线上竖直地插上、两枚大头针确定入射光线，在玻璃砖另一侧插上大头针，使仅挡住的像，在玻璃砖另一侧插上大头针，使挡住、的像和的像，确定出射光线，故必要步骤顺序为：。
根据折射率公式有：
整理得：
可知上述函数为正比例函数，图像为过原点的一条直线，故图像的轴表示、轴表示
故B正确，ACD错误。
故选：。
根据折射率公式有：
光路如图所示

“黑线”表示做出的光路图，“红线”表示实际光路图，可知光线在上界面的入射角和折射角不变，则折射率的测量值等于准确值。
故答案为：；；；等于。
根据实验原理和实验步骤分析判断；
根据折射定律推导分析；
根据折射定律和几何知识计算；
根据做出的光路图和实际光路图对比入射角和折射角分析判断。
本题考查“测量玻璃的折射率”实验，要求掌握实验原理，数据处理和误差分析。
 

10.【答案】      向下   

【解析】解：本实验中需要测量电流和电容器两端的电压，故只需要电压和电流传感器，传感器串联在电路中，因此应为电流传感器；传感器与电容器并联，应为电压传感器。
故答案为：；；
当开关掷向后的一段时间里，电容器充电，随电容器上电量的增加，电压增加，电路中电流减小，故D正确，ABC错误。
故选：。
电容器上端与电源正极相连，上极板为正极，故开关掷向后，通过的电流方向向下；
电容器总的电荷量从图象可以求出来，每一小格表示的电荷量。图象共包围格，所以电容器总的电荷量；由可得，该电容器的电容。
故答案为：；；；向下；。
电流传感器串联接入电路、电压传感器并联接入电路；
电容器充电时电流是越来越小的；
根据电源与电容器的连接确定电容的正负极，从而确定放电时的电流方向；
根据图像与坐标轴围成的面积可求出电容器的放电量，根据可知该电容器的电容。
本题考查“观察电容器的充、放电现象”实验，注意明确实验原理，明确电路结构，掌握根据图象求电量的方法。
 

11.【答案】解：
内，导弹的位移为
无人靶机被击中前飞行速度大小
当导弹的速度与无人靶机的速度相等时，距离最大，设时间为，由速度时间公式得：

代入数据解得：
导弹的位移为
无人靶机的位移为
最大距离为
答：无人靶机被击中前飞行速度大小为；
导弹与无人靶机的最大距离为。 

【解析】根据匀变速直线运动位移时间公式求解导弹的位移，根据位移关系和求解无人靶机的速度；
当导弹的速度与无人靶机的速度相等时，距离最大，根据速度时间公式求解时间，根据位移时间公式求解导弹和无人靶机的位移，根据位移关系求解最大距离。
本题考查追及相遇问题，解题关键是分析好两者的位移关系和速度关系，结合匀变速直线运动公式列式求解即可。
 

12.【答案】解：设中子的质量为，碳核的质量为，第一次碰撞前中子的速度为，碰后中子和碳核的速度分别为和，由中子与碳核碰撞是弹性正碰，故满足动量守恒和机械能守恒，则有，联立解得，因为中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且碰撞前碳核都是静止的，故每次碰撞满足的规律与第一次碰撞一样，同理可得第二次碰撞后中子的速度为；
反应前速度大小相等，由于两核之间是斥力，速度方向不可能相同，如果相同就不能克服库仑斥力做功了，所以反应前速度方向一定相反，对撞过程中当两核的速度相同时，两核相距最近，此时系统减少的动能恰好转化为电势能，这样根据能量守恒算出的反应前氘核的动能是至少需要的动能；
规定反应前氚核的速度方向为正方向，大小设为，则氘核速度为，设在氘与氚两核刚达到核力作用范围的速度为，根据动量守恒可得，，联立解得，。
代入数据可得：。
答：速度大小为的快中子经过两次碰撞后末速度的大小为；
一个氚核与一个速度大小相等的氘核发生对心碰撞，达到核力作用范围，不计周围粒子影响，反应前氘核的动能至少为。 

【解析】由中子与碳核碰撞是弹性正碰，故满足动量守恒和机械能守恒，列式联立求解速度大小为的快中子经过两次碰撞后末速度的大小；
两核的速度相同时，两核相距最近，损失动能最多，根据动量守恒和机械能守恒列式求解。
本题主要考查动量守恒定律和能量守恒定律在原子核碰撞中的应用，理解题意判断什么情况对应反应前氘核的动能是至少要达到的值，是解题突破口。
 

13.【答案】解：粒子源带正电，在速度选择区受到的电场力方向与电场方向相同，根据在速度选择区做匀速直线运动，说明洛伦兹力和电场力方向相反，根据左手定则判断粒子出偏转电场的速度方向与电场方向垂直，与水平方向成角斜向右下。在偏转电场区，，运动时间，有，联立解得：，把值代入得，
设刚进入速度选择区的速度为，，在速度选择区洛伦兹力等于电场力，即：，解得匀强磁场的磁感应强度大小；
根据恰好能够打在探测板上画出轨迹，如下图所示：

在偏转磁场区轨迹圆与探测板相切，根据洛伦兹力提供向心力得：，求出轨道半径，再由几何知识得：偏转磁场区域宽度
偏转电场区域的时间，速度选择区匀速直线运动的时间，进入偏转磁场区到打在探测板上的时间，。
答：偏转电场两金属板长为；
速度选择区匀强磁场的磁感应强度大小为；
偏转磁场区域宽度为，粒子从进入偏转电场区域到最终打在探测板上的时间为。 

【解析】根据在速度选择区做匀速直线运动判断出偏转电场的速度方向，再根据在偏转电场的类平抛规律求解两金属板长；
根据在速度选择区洛伦兹力等于电场力求解匀强磁场的磁感应强度大小；
根据恰好能够打在探测板上画出轨迹，根据洛伦兹力提供向心力求出轨道半径，再由几何知识求解偏转磁场区域宽度，分段根据运动情况求解各段时间，相加求解粒子从进入偏转电场区域到最终打在探测板上的时间。
本题考查了带电粒子在电场中的运动、带电粒子在叠加场中的运动以及带电粒子在有界磁场中的运动，速度是联系在不同区域运动的桥梁，每个区域的物理量求解相对比较简单，基础知识要熟练掌握。